
- •Ответы на вопросы второго коллоквиума по дисциплине «Системы управления»
- •Необходимость и значение автоматизации производства в химической промышленности
- •Технологический объект управления, его входные и выходные величины
- •Понятие о нормальном технологическом режиме
- •Задачи управления
- •Системы автоматизации
- •Местный контроль и ручное управление
- •Дистанционный контроль
- •Системы автоматического регулирования (аср)
- •Структурная схема аср
- •Характеристика отдельных элементов
- •Понятие об объектах регулирования (ор)
- •Объекты с сосредоточенными и распределенными параметрами
- •Управляемые и управляющие величины объектов
- •Статические и динамические режимы ор
- •Уравнения статики и динамики; статические и динамические характеристики
- •Линеаризация нелинейных характеристик
- •Чувствительность информационных каналов ор
- •Задачи, решаемые с использованием статических и динамических характеристик
- •Самовыравнивание как свойство объектов регулирования
- •Степень самовыравнивания. Ее влияние на вид динамической характеристики объекта
- •Устойчивые и нейтральные объекты
- •Емкость как свойство ор и характеристика инерционных свойств ор
- •Время разгона
- •Влияние емкости на вид динамической характеристики ор Одно-, двух- и многоемкостные объекты
- •Запаздывание как свойство ор. Время запаздывания
- •У равнения динамики и динамические характеристики устойчивых и нейтральных объектов с запаздыванием
- •Уравнения динамики и динамические характеристики объектов регулирования 1-го и 2-го порядка
- •Связь между структурой уравнения динамики объекта и его свойствами. Пример
- •Аналитическое определение свойств ор
- •Состав математической модели ор
- •Модели статики и динамики
- •Последовательность составления уравнений динамики ор
- •Составление уравнения динамики и нахождение динамической характеристики гидравлического резервуара со свободным сливом жидкости
- •Составление уравнения динамики и нахождение динамической характеристики гидравлического резервуара, жидкость из которого откачивается центробежным насосом
- •Экспериментальное определение свойств ор
- •Пример определения свойств объекта по кривой разгона
- •Аппроксимация объектов второго порядка
- •Автоматические регуляторы (ар). Определение
- •Структурная схема
- •Классификация ар по наличию и виду подводимой энергии, регулируемой величине, характеру действия, характеру регулирующего воздействия, закону регулирования
- •Позиционные регуляторы. Их особенности
- •Статическая и динамическая характеристики
- •Переходный процесс и критерии качества регулирования в системах с позиционными регуляторами
- •Работа пи-регулятора в замкнутом контуре
- •Работа пид-регуляторов в замкнутом контуре
- •Преимущества и недостатки, область применения
- •Исполнительные устройства
- •Исполнительные механизмы и регулирующие органы. Их виды
- •Составление уравнения динамики и нахождение переходной характеристики аср, состоящей из устойчивого объекта регулирования 1-го порядка без запаздывания и п-регулятора
- •Составление уравнения динамики и нахождение переходной характеристики аср, состоящей из устойчивого объекта регулирования 1-го порядка без запаздывания и пд-регулятора
- •Составление уравнения динамики и нахождение переходной характеристики аср, состоящей из устойчивого объекта регулирования 1-го порядка без запаздывания и пи-регулятора
- •Типовые динамические звенья
- •Уравнения динамики, переходные характеристики, передаточные функции звеньев
- •Изображение приборов и средств автоматизации на функциональных схемах.
- •Основные условные обозначения
- •Регулируемые величины и функциональные признаки приборов
- •Примеры
- •Развернутый и упрощенный варианты построения условных графических обозначений систем регулирования
- •Автоматизация центробежных и поршневых насосов и компрессоров
- •Цель автоматизации насосов
- •Составить и обосновать схему регулирования указанных объектов управления
- •Цель автоматизации компрессоров
- •Составить и обосновать схему регулирования указанных объектов управления
- •29 Автоматизация теплообменников смешения и поверхностных теплообменников
- •Технологический объект управления – выпарная установка. Сформулировать цель автоматизации
- •Составить и обосновать схему регулирования основных технологических переменных, используя одноконтурные аср.
- •Технологический объект управления – барабанная прямоточная сушилка, в которой сушильным агентом являются топочные газы
- •Сформулировать цель автоматизации
- •Составить и обосновать схему регулирования основных технологических переменных, используя одноконтурные аср
- •Технологический объект управления – ректификационная установка
- •Составить и обосновать схему регулирования основных технологических переменных, если целевым продуктом является дистиллят, используя одноконтурные аср
- •Технологический объект управления – ректификационная установка
- •Составить и обосновать схему регулирования основных технологических переменных, если целевым продуктом является кубовая жидкость, используя одноконтурные аср
- •Технологический объект управления – абсорбционная установка
- •Составить и обосновать схему регулирования основных технологических переменных, если целевым продуктом является обедненный газ, используя одноконтурные аср
- •Технологический объект управления – абсорбционная установка
- •Составить и обосновать схему регулирования основных технологических переменных, если целевым продуктом является насыщенный абсорбент, используя одноконтурные аср
Работа пид-регуляторов в замкнутом контуре
В замкнутом контуре ПИД-регулирование приводит к уменьшению скорости dyт/dt и, как следствие этого, к повышению качества регулирования.
Преимущества и недостатки, область применения
К преимуществам можно отнести то, что ПИД-регуляторы позволяют обеспечить более высокий уровень регулирования и их универсальность: используя ПИД-регуляторы, можно получить различные законы регулирования – установив Тд (Тп) = 0, получим ПИ-регулятор, а установив Ти (Тиз) = ∞ и Тд (Тп) = 0, получим П-регулятор.
К недостатку я бы отнес сложность их конструкции.
Такие регуляторы устанавливают на инерционных объектах со значительным запаздыванием, когда недопустимо остаточное отклонение регулируемой величины от заданного значения.
Исполнительные устройства
Исполнительные устройства – устройства, предназначенные для введения управляющего автоматического регулятора на объект регулирования.
Любое исполнительное устройство состоит из
Привода – исполнительного механизма,
Регулирующего органа.
Исполнительные механизмы и регулирующие органы. Их виды
Исполнительный механизм предназначен для перемещения регулирующего органа. Под действием исполнительного механизма меняется площадь проходного сечения регулирующего органа, а следовательно и расход технологического потока.
Обычно исполнительные устройства состоят из пневматического, электрического или гидравлического исполнительного механизма и регулирующего органа. Привод (исполнительный механизм) у
Гидравлических устройств – поршень и цилиндр
Электрических устройств – электродвигатель с редуктором
Пневматических устройств – специальный механизм
В химической промышленности в автоматических системах часто используют пневматические мембранный и поршневой исполнительные механизмы, а в качестве регулирующих органов – регулирующий клапан и заслонку.
Причины:
Взрыво- и пожаробезопасность,
Способность обеспечения полного открытия или полного закрытия регулирующего органа при аварийном прекращении подачи воздуха.
Пневматический регулирующий клапан, его устройство. Одно- и двуседельные клапаны, их применение. Клапаны типа НО и НЗ и их применение в технологических схемах
Размеров при низких давлениях среды. Двуседельные клапаны имеют почти уравновешенный затвор, поэтому их используют в исполнительных устройствах больших размеров при высоких давлениях среды.
Переходные процессы в системах регулирования
Изменение во времени выходной величины системы от момента нанесения возмущающего или задающего воздействий до прихода ее в равновесное состояние называют переходным процессом.
П
оказатели
качества переходных процессов
Т
иповые
переходные процессы и их характеристика
2
2. Понятие
о прямой и обратной связи
Прямая связь – информационный канал от входа системы к ее выходу.
Обратная связь – информационный канал от выхода системы к ее входу.
Обратная связь по знаку может быть положительной или отрицательной. Когда обратная связь положительна, сигнал обратной связи складывается с сигналом прямой связи. Когда обратная связь отрицательна, сигнал обратной связи вычитается из сигнала прямой связи.
Главная обратная связь системы регулирования
Система регулирования может иметь несколько обратных связей положительных и/или отрицательных. Обратная связь системы, в которую входит АР, называется главной обратной связью.
Для устойчивости системы регулирования необходимо, чтобы ее главная обратная связь была отрицательной.
Правила формирования отрицательной обратной связи. Примеры
Количество элементов обратного действия должно быть нечетным,
Количество элементов прямого действия может быть любым,
Знак перед возмущающим воздействием и заданием регулятора не влияет на формирование отрицательной обратной связи
Е
сли
ВХ↑ и ВЫХ↑ - элемент прямого действия;
ВХ↑ и ВЫХ↓ - элемент обратного действия.
(1)
(2)
↓L, ↑Fр – объект регулирования обратного действия,
↑L, ↑Fпр – объект регулирования прямого действия.
АР у (1) должен быть прямого действия, у (2) – обратного.